隨機(jī)荷載作用下海洋柔性結(jié)構(gòu)非線性振動響應(yīng)分析方法.pdf

1、現(xiàn)代結(jié)構(gòu)正不斷地向高(深)、輕、大這三個方向發(fā)展,結(jié)構(gòu)形式由原來的剛性結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槿嵝越Y(jié)構(gòu).特別是在海洋工程領(lǐng)域,隨著油氣資源開發(fā)向深海進(jìn)軍,海洋平臺結(jié)構(gòu)形式也由淺水的固定式向深水順應(yīng)式轉(zhuǎn)變.如何正確分析柔性結(jié)構(gòu)的隨機(jī)振動響應(yīng)是一個急待解決的課題.論文圍繞這一課題,建立了柔性結(jié)構(gòu)非線性隨機(jī)振動響應(yīng)分析方法,并將其應(yīng)用于深海柔性張力腿平臺結(jié)構(gòu)和海底懸跨管道的隨機(jī)振動分析中.本文主要包括以下幾個方面的內(nèi)容: 1.柔性結(jié)構(gòu)等效非線性系統(tǒng)

2、建立方法的研究.論文通過模態(tài)分析,把多自由度物理系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為容易求解的模態(tài)坐標(biāo)系統(tǒng),給出了基于模態(tài)坐標(biāo)組合的等效非線性系統(tǒng)方程形式.結(jié)合有限元分析方法,按照特定的求解模式,確定等效非線性系統(tǒng)中的未知參數(shù),將隱式特征的幾何非線性系統(tǒng)表示為顯式的等效非線性系統(tǒng),為柔性結(jié)構(gòu)的隨機(jī)振動響應(yīng)分析奠定基礎(chǔ). 2.柔性結(jié)構(gòu)非線性隨機(jī)振動響應(yīng)分析方法的研究.在已確定的等效非線性系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,運(yùn)用隨機(jī)等效線性化技術(shù)建立了柔性結(jié)構(gòu)幾何非線性隨機(jī)振動響

3、應(yīng)分析方法.虛擬激勵和精細(xì)時程積分法的引入,去除了原有經(jīng)典譜分析方法只能求解平穩(wěn)隨機(jī)激勵的限制,且大幅度提高了計算效率,便于實際工程中對多自由度結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行計算分析. 3.柔性結(jié)構(gòu)非線性隨機(jī)振動響應(yīng)分析軟件的編制.由于論文建立的分析方法涉及大量的復(fù)雜計算,為了便于該方法的推廣應(yīng)用,在理論分析的基礎(chǔ)上,編制了柔性結(jié)構(gòu)非線性隨機(jī)振動響應(yīng)分析軟件GNRV(Geometrically NonlinearRandom Vibration

4、Analysis).應(yīng)用該軟件,使多自由度實際工程柔性結(jié)構(gòu)的非線性隨機(jī)振動響應(yīng)分析成為可能. 4.深海柔性張力腿平臺結(jié)構(gòu)隨機(jī)響應(yīng)和振動舒適性的研究.深海張力腿平臺作為典型的柔性結(jié)構(gòu),考慮其柔性特征,建立了相應(yīng)的隨機(jī)振動響應(yīng)分析方法. 在響應(yīng)分析的基礎(chǔ)上結(jié)合振動煩惱率模型,提出了柔性平臺結(jié)構(gòu)振動舒適度評估方法.結(jié)合某深海新型張力腿(mini TLP)平臺的設(shè)計參數(shù),計算了結(jié)構(gòu)的隨機(jī)何勇:隨機(jī)荷載作用下海洋柔性結(jié)構(gòu)非線性振動

5、響應(yīng)分析方法響應(yīng),結(jié)果和試驗實測值較為接近,進(jìn)一步驗證了方法的準(zhǔn)確性.并比較了線性和非線性計算結(jié)果的差異,分析了水深、波高、波向、張力腿張力和不同波浪譜模型等參數(shù)的敏感性. 5.海底懸跨管道隨機(jī)振動響應(yīng)及其疲勞壽命可靠性的研究.海底懸跨管道渦激振動是管道失效的主要模式,當(dāng)懸跨長度達(dá)到一定程度后管道表現(xiàn)出柔性結(jié)構(gòu)特征.論文根據(jù)我國渤海某管道的設(shè)計參數(shù)和環(huán)境資料,考慮幾何非線性因素的影響,分析了懸跨管道的渦激振動和疲勞可靠性.并分析